Cargas Elementales

Carga elemental

La carga elemental o carga del electrón es la constante física que corresponde a la unidad mínima e indivisible de carga eléctrica: todos las cargas observables son un múltiplo entero de esta carga. Su valor es: e = 1.602 176 462(63) × 10-19 Culombios Aunque la carga sea una magnitud discreta, en la mayoría de las situaciones es considerada como una magnitud continua, ya que la carga elemental es tan pequeña que cuando se trabaja con magnitudes grandes el error es más que despreciable. El valor de la carga del electrón fue determinado en 1906 por Robert Millikan.

PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA CARGA

En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva

Hemos visto que cuando se frota una barra de vidrio con seda, aparece en la barra una carga positiva. Las medidas muestran que aparece en la seda una carga negativa de igual magnitud. Esto hace pensar que el frotamiento no crea la carga sino que simplemente la transporta de un objeto al otro, alterando la naturaleza eléctrica de ambos. Así, en un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera y sólo hay una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se

CAMPO ELÉCTRICO.

A Michael Faraday la idea de que las cargas o los imanes actuasen a distancia a través del espacio vacío no le convencía, de modo que para explicar las fuerzas que actúan entre las cargas o los polos de los imanes tuvo que inventar “algo” que llenase el espacio y que conectase de algún modo una carga con otra o un polo del imán con el otro; Faraday pensaba en una especie de tubos de goma o algo así, quizá animado al ver cómo las limaduras de hierro se ordenan al colocar cerca un imán.

Así nació el concepto de campo de fuerzas, en general.

¿Qué significa campo eléctrico?

• Una propiedad del espacio mediante la cual “se propaga” la interacción entre cargas.

• Una región del espacio donde existe una perturbación tal que a cada punto de dicha región le podemos asignar una magnitud vectorial, llamada intensidad de campo eléctrico E.

Representación del campo.

Un campo se representa dibujando las llamadas líneas de campo. Para el campo creado por una carga puntual, las líneas de campo son radiales.

Para el caso de un campo creado por dos cargas puntuales iguales del mismo signo:

Para el caso de un campo creado por dos cargas puntuales iguales de distinto signo:

Electrotecnia con Ordenador I.- Carga y Campo eléctricos

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Las líneas de campo no se pueden cortar, porque si lo hicieran en un punto habría dos valores distintos de intensidad de campo E.

Un campo eléctrico muy útil es el que se crea entre dos placas metálicas y paralelas (CONDENSADOR) conectadas a un generador de corriente continua; de ese modo las placas adquieren carga igual pero de signo contrario y en la zona que existe entre ellas se crea un campo uniforme.

Intensidad de campo eléctrico.

La región del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales.

Si se coloca en cualquier punto de dicha región una carga eléctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la acción de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo eléctrico. La intensidad de campo eléctrico en un punto se define como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada en él. Si E es la intensidad de campo, sobre una carga Q actuará una fuerza

Línea de fuerza

Líneas de fuerza de dos cargas iguales, realizadas con imanes, limaduras de hierro y pintura negra en aerosol.

Líneas de fuerza de dos cargas diferentes, realizadas con imanes, limadura de hierro y pintura negra en aerosol.

Una línea de fuerza o línea de flujo, normalmente en el contexto del electromagnetismo, es la curva cuya tangente proporciona la dirección del campo en ese punto. Como resultado, también es perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de mayor a menor potencial. Suponen una forma útil de esquematizar gráficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen presencia física.

El Campo Eléctrico Uniforme

Es aquél en el cual el vector intensidad del campo eléctrico tiene el mismo módulo, dirección y sentido en todos sus puntos, en cuyos caso las líneas de campo eléctricoson equidistantes y paralelas.

Movimiento de cargas puntuales en un campo eléctrico uniforme.

Considere una partícula de masa m y carga + q que se coloca en reposo dentro de un campo eléctricouniforme y luego se deja en libertad.

Potencial eléctrico

El potencial eléctrico o potencial electrostático en un punto, es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva desde dicho punto hasta el punto de referencia,1 dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria qdesde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica a velocidad constante. Matemáticamente se expresa por:

Capacidad eléctrica

En electromagnetismo y electrónica, la capacidad eléctrica, también conocida como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:

donde:

es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.

es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;

es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del condensador considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro factor del que depende es del dieléctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador.

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